1、知识表示,语义网络表示法 其他表示方法,语义网络表示法,语义网络 知识表示的基本方法 语义网络的推理过程 语义网络表示法的特征,语义网络,1968年奎廉(J.R.Quillian)在研究人类联想记忆时提出的一种心理学模型，基点是记忆由概念间的联系实现的。 1972年西蒙(H.A.Simon)将其用于自然语言理解系统。,语义网络,语义网络把知识表示为一种图，结点表示事实或概念，弧对应于概念间的关系和关联。 语义网络中结点和弧必须带有标识，用来说明它所代表的实体或语义。 最基本的语义单元称为语义单元为语义基元。 语义基元一般用三元组（结点1，弧，结点2）表示。例如：鸵鸟是一种鸟,鸵鸟,鸟,是一种,
2、语义网络,把多个语义基元用相应的语义关联在一起时，就形成了一个语义网络。,基本语义关系,类属关系：指具有共同属性的不同事物间的分类关系、成员关系或实例关系。其体现了具体与抽象、个体与集体的概念。常用的类属关系有： A Kind of:”是一种”，如“石头是一种物质”。 A menber of:”是一员”，如“张强是协会成员”。 Is a:”是一个”，如“刘翔是一个运动员”。,基本语义关系,包含关系：指具有组织或结构特征的部分与整体之间的关系。常用的包含关系如下：Part of:”是一部分”，如”轮胎是车的一部分。,轮胎,汽车,Part of,基本语义关系,属性关系：指事物和其属性间的关系。常用
3、的属性关系有： Have:”有”，如“鸟有翅膀”。 Can:”会”、”能”，如“鸟会飞”,鸟,翅膀,飞,Have,Can,基本语义关系,时间关系：指不同事件在其发生时间方面的先后次序关系。常用的时间关系有： Before:”在前”。 After:”在后”，如“澳门回归在香港回归之后”。,澳门回归,香港回归,After,基本语义关系,位置关系：指不同事物在位置方面的关系。常用的位置关系有： Locate on:“在上面” Locate at:“在” Locate under:“在下面” Locate inside: “在内” Locate outside:“在外”,基本语义关系,相近关系：指不同
4、事物在形状、内容等方面相似或接近。常用的相近关系有： Similar to:“相似” Near to:“接近”,猫,虎,Similar to,基本语义关系,推论关系：指从一个概念推出另一个概念的语义关系。类似产生式。,努力学习,取得好成绩,推出,用语义网络表示知识,表示一元关系：一元关系通常可以用一元谓词P(x)表示，通常描述事物或概念的性质或属性。结点1-表示实体，结点2-表示属性，弧表示语义关系。如“鱼会游泳”表示为下图。,鱼,游泳,会,用语义网络表示知识,表示二元关系：二元关系通常可以用二元谓词P(x,y)表示，其中x,y为实体，P为语义关系，即x,y为语义基元的两个结点，P为弧。 例：
5、用语义网络表示：动物能运动，会吃。鸟是一种动物，有翅膀会飞。鱼是一种动物，生活在水中，会游泳。,用语义网络表示知识,动物,鱼,鸟,A kind of,A kind of,运动,吃,翅膀,飞,水中,游泳,Can,Have,Can,Can,Can,Live in,用语义网络表示知识,表示多元关系：可用多元谓词P(x1,x2,xn)表示，一般增加关系结点。 例：用语义网络表示“北京位于沈阳与郑州之间”。,位置关系,沈阳,北京,郑州,边界1,边界2,居中,用语义网络表示知识,用语义网络表示情况、事件和动作时，可以通过增加情况、事件和动作结点来实现。 例：用语义网络表示，小燕子这只燕子从春天到秋天占有一
6、个巢。,小燕子,燕子,鸟,巢,鸟窝,是一只,是一种,是一种,占有,用语义网络表示知识,小燕子,燕子,鸟,巢,鸟窝,是一只,是一种,是一种,占有物,占有,占有者,情况,是一种,春天,秋天,时间,是一种,是一种,开始于,结束于,用语义网络表示知识,表示事件和动作示例：常河给姜涛一张磁盘。 增加事件结点。,给予事件,一张磁盘,姜涛,给,常河,主体,客体2,客体1,动作,用语义网络表示知识,表示逻辑关系：通过增加合取和析取结点表示合取和析取的逻辑关系。例如用语义网络表示“参赛者有教师、有学生、有高、有低”。参赛者可分为四部分：A：教师、高B：教师、低C：学生、高D：学生、低,用语义网络表示知识,与,A
7、,B,C,D,或,或,参赛者,人,教师,学生,高,低,状态,状态,状态,状态,部分,部分,部分,是,部分,用语义网络表示知识,全称量词表示：把一个复杂的知识命题划分为若干个子命题，每一个子命题用较简单的语义网络表示，称为一个子空间，多个子空间构成一个大空间。每个子空间看作大空间的一个结点称为超结点。例如用语义网络表示“每个学生都背诵了一首唐诗”。,用语义网络表示知识,GS,g,学生,背诵,唐诗,s,r,p,主体,客体,是,是,是,F,语义网络的推理,用语义网络表示知识的问题求解系统称为语义网络系统。其一般由两部分组成： 由语义网络构成的知识库 用于求解问题的控制程序或推理机,语义网络的推理,其
8、推理是通过匹配实现的，主要过程为： 根据待求解问题的要求构造一个网络片段，其中有些结点或弧的标识是空的，反映待求解问题。 用此网络片段到知识库中寻找可匹配的网络，以找到所需信息。 当问题的语义网络片段与知识库中的某个语义网络片段匹配时，则与询问处匹配的事实就是问题的解。,语义网络的推理,例：设有如下事实，赵云是一个学生。他在东方大学主修计算机课程。他入学时间是2000年。用语义网络表示以上事实。,学生,赵云,教育,教育1,计算机,科学,大学,东方大学,2000,时间,是,是,是,是,是,接受,实施,开始于,主修,语义网络的推理,现在希望知道赵云的主修课程？ 构造语义网络片段。 与知识库匹配。
9、寻找答案。,学生,赵云,教育,教育？,？,是,接受,主修,语义网络表示法的特征,优点 结构性：把事物的属性及其之间的各种语义联系显式表达出来。 联想性：根据人类记忆的心理模型提出的。 自然性：自然语言与语义网络的转换易实现。 缺点 非严格性：没有公认的形式表示体系。 复杂性：手段多、表示灵活，但由于形式的不一致增加了处理问题的复杂度。,其它表示方法,脚本表示法 过程表示法 面向对象表示法 概念图表示,脚本表示方法,1975年夏克(R.C.Schank)根据他的概念依赖理论提出的一种知识表示方法。 其基本思想是把人类生活中各类故事情节的基本概念抽取出来，构成一组原子概念，确定这些原子概念间的依赖
10、关系，然后把所有故事情节都用这组原子概念及其依赖关系表示出来。,脚本的结构,进入条件：指出事件发生的前提条件。 角色：描述事件中可能出现的人物。 道具：描述事件可能出现的有关物体。 场景：描述事件发生的顺序。一个事件可由多个场景组成，每个场景可以是其他脚本。 结果：给出脚本描述事件发生后产生的结果。,夏克的餐厅脚本,脚本：餐厅 进入条件：顾客饿了、需要进餐、顾客有钱。 角色：顾客、服务员、厨师、老板。 道具：食品、桌子、菜单、钱。 场景： 第一场：进入餐厅 顾客进入餐厅； 寻找桌子； 在桌子旁坐下。,夏克的餐厅脚本,第二场：点菜 服务员给顾客菜单； 顾客点菜； 顾客把菜单还给服务员； 顾客等待
11、服务员送菜。 第三场：等待 服务员告诉厨师顾客点的菜； 厨师做菜，顾客等待。,夏克的餐厅脚本,第四场：吃 厨师把做好的菜给服务员； 服务员把菜送给顾客； 顾客吃菜。 第五场：离开 服务员拿来帐单； 顾客付钱给服务员； 顾客离开餐厅。,夏克的餐厅脚本,结果： 顾客吃饭了，不饿了； 顾客花钱了； 老板赚钱了； 餐厅的食品少了。,利用脚本推理,一个脚本是一个因果链，链头是一组开场条件链尾是一组结果，中间是一串相互联系的事件。 推理：一旦开场条件得到满足，后续事件逐一进行，直到结果。 例如，张三来到肯德鸡餐厅，要了一份家乡鸡，然后回家。利用餐厅脚本可以回答：张三吃饭了吗？张三付饭钱了吗？等问题。,脚本
12、表示法的特点,脚本是框架的一种特例。 利于表达预先构思好的特定知识，如理解故事情节等非常有效。 比较呆板，能力有限，表现力不强。,过程表示法,前面介绍的知识表示方法均为陈述性表示，其强调的知识的静态，利用知识则需要控制策略来实现。 过程知识表示与之不同的是，将知识和如何使用知识的方法隐式的表示为一个求解问题的过程。 过程表示依赖具体问题，所以没有固定的表示形式。,面向对象表示法,对象 类 特性： 封装性 继承性 多态性 SMALLTALK（Xerox公司）,概念图,概念图是一种有限、连接、二部图。其结点要么是概念；要么是概念关系。 为了区别概念和概念关系，概念使用矩形，概念关系表示为椭圆。,狗
13、,黑色,颜色,本章小结-知识,主题-知识的表示 知识：知识是经过裁减、塑造、解释、选择和转换了的信息。是人类在改造客观世界的实践中积累起来的认识和经验。 什么是知识？ 知识的属性：真假性和相对性，确定性和不确定性，矛盾性和相容性，可表示性和可利用性。 知识的分类：确定性知识，不确定性知识；事实性知识，过程性知识，控制性知识,本章小结-知识表示,知识表示：对知识的一种描述，即用一些约定的符号，把知识编成一组计算机可以接受的数据结构。 知识表示的要求：表示能力、可利用性、可维护性、可实现性和自然性。 知识表示观点：过程性观点，描述性观点。,本章小结-知识表示方法,谓词逻辑表示法 产生式表示法 框架表示法 语义网络表示法 脚本表示法 过程表示法 面向对象表示法 概念图,本章小结-一些说明,同一知识可以使用不同的表示方法，称为不同的表示模式。不同的领域知识适应不同的表示方法。 知识表示方法多是结合解决不同的具体问题提出的，其偏重应用，缺乏严格的知识表示理论，尚未形成规范。,本章小结-一些说明,对不确定知识，不完全知识缺乏有效的表示方法。 对非结构性的知识表示的手段不多。,
